Литье под низким давлением

Литье под низким давлением (ЛНД) представляет собой процесс полу­чения отливок при заполнении форм расплавом и его кристаллизации под

избыточным давлением до 0,1 МПа. Дан­ный способ литья используют для изго­товления деталей из алюминиевых, маг­ниевых и медных сплавов, реже — из ста­ли и чугуна. В форму металл поступает из тигля через металлопровод, /частично по­груженный в расплав, под давлением воз­духа или газа на зеркало ванны расплава (рис. 14.5). Когда отливка затвердеет, производят разгерметизацию установки и слив излишков металла из металлопрово-да в тигель. При ЛНД тигель с расплавом размещается в теплоизолированной каме­ре литейной установки. Это обеспечивает хорошие условия для длительного термо-статирования жидкого металла. Погруже­ние металлопровода в тигель с расплавом Рис. 14.5. Установка для литья под _на определенную глубину (расстояние

низким давлением: между нижним концом металлопровода и

/ — форма; 2 — газопровод; 3 —ме-, „- ._{л ч}

таплопровод; 4 - тигель Д^{ном тигля} составляет обычно 30—50 мм)

исключает возможность захвата шлака и флюса в нем с поверхности жидко­го металла.

Особенности технологического процесса литья под низким давле­нием. При литье под низким давлением (ЛНД) в процессе всего рабочего цикла получения отливки литейная форма, металлопровод и тигель объеди­нены расплавом в единую систему (гидравлическую, тепловую, концентра­ционную). Наличие единой гидродинамической системы позволяет управ­лять параметрами процесса заполнения формы расплавом (посредством про­граммированного изменения перепада давлений над зеркалом ванны и в форме) с целью достижения оптимального по качеству варианта. Этим важ­ным преимуществом литье под низким давлением в первую очередь отлича­ется от многих известных способов литья, основанных на дозированной за­ливке расплава в форму или промежуточное устройство.

Плавное регулируемое заполнение формы жидким металлом позволя­ет практически полностью вытеснить из нее и литниковой системы газы, устраняя тем самым возможность возникновения газовой пористости отли­вок. Принудительное же подпитывание кристаллизующейся отливки рас­плавом (за счет его избыточного давления) повышает ее плотность и пре­пятствует образованию в ней усадочной и газовой пористости. Поскольку через верхнюю зону формы проходит меньше металла, чем через нижнюю, то и температура в первой зоне ниже, чем во второй. С учетом вышеизло­женного можно создать последовательное затвердевание отливок, обеспечи­вающее получение деталей с качественной плотной структурой и повышен­ной герметичностью. Из тех же соображений массивные части будущей от­ливки располагают внизу формы, поскольку им требуется дополнительное питание при затвердевании. Эти части формы соединяют литниками с ме-таллопроводом.

Формирование плотной (беспористой) мелкозернистой структуры ме­талла обеспечивает существенный рост его механических и эксплуатацион­ных (износостойкость, коррозионная стойкость, циклическая прочность) ха­рактеристик. Так, например, прочность литого сплава возрастает (по сравне­нию со свойствами отливок, полученных кокильным литьем) на 15—25%, а пластичность — на 50% и более.

Заполнение формы жидким металлом непосредственно из тигля с по­вторным использованием сливаемых после предыдущей плавки остатков расплава существенно (от 3 до 10 раз по сравнению с литьем в кокиль) со­кращает расход металла.

При литье под низким давлением используют металлические (кокили), оболочковые, песчаные, керамические и гипсовые формы. Кокили изготав­ливают из стали или чугуна, а металлопровод — из жаростойкого чугуна и титанового сплава ВТ-14. Как и при литье в кокиль, применяются теплоизо­ляционные покрытия. В качестве смазки для трущихся частей кокилей и по-

верхностей металлических стержней, извлекаемых из отливки, используется коллоидный графит марки В-1.

Преимуществами способа литья под низким давлением являются: авто­матизация заливки формы; пониженный расход металла; возможность регу­лирования скорости потока металла (с целью обеспечения оптимального процесса заполнения металлом формы); повышенные плотность и качество структуры металла (благодаря избыточному давлению на него, обеспечению последовательного затвердевания отливок, а также исключению газовой порис­тости); возможность получения тонкостенных (с толщиной стенок 1,5—2 мм) отливок; высокий уровень механических и эксплуатационных свойств отливок.

Недостатком способа ЛНД является его ограниченное применение при литье деталей из чугуна и стали, что вызвано в данном случае малым ресур­сом работы металлопровода.

Преимущества процесса литья под низким давлением были широко ис­пользованы при разработке новых способов литья, совмещающих рассматри­ваемый способ заполнения форм металлом с последующими технологичес­кими процессами литья: намораживанием, выжиманием, литьем под давле­нием и др.